Моделирование сложных систем массового обслуживания средствами системы имитационного моделирования gpss world (4 часа)
Общие указания по выполнению лабораторной работы
4.1 Теоретический и практический материал, необходимый для выполнения данной лабораторной работы, приведен в учебном пособии по данной дисциплине [2]. В описании порядка выполнения лабораторных работ приводятся ссылки на разделыучебного пособия, используемые для выполнения соответствующего этапа работы.
4.2 Материал для лабораторной работы №4 приведен во второй части учебного пособия [2].
Порядок выполнения работы
4.2.1 Изучить возможности моделирования случайных событий и величин (см. раздел 3, приложение 4) и использования стандартных числовых атрибутов (СЧА) (см. раздел 4, приложение 5) в системе моделирования GPSS World.
4.2.2 Разработать GPSS-модель согласно варианту задания. Выполнить сеанс моделирования и получить файл-отчёт с результатами моделирования.
4.2.3 Выполнить анализ полученных результатов. Выявить недостатки объекта моделирования и привести предложения по их устранению.
4.2.4 По результатам моделирования найти среднее время технологического цикла, т.е. среднее время от поступления заявки (изделия для обработки, задачи для решения и т.д.) до окончания всех операций с данной заявкой (см. подраздел 4.3).
Варианты заданий
ВАРИАНТ 1
На вычислительный комплекс, входящий в состав сети, поступают для решения задачи трёх типов: типа A (40%), типа B (25%) и типа C (35%). Поток задач, поступающих на решение, можно считать пуассоновским; средний интервал времени между задачами составляет 20 минут. Вычислительный комплекс состоит из двух компьютеров; к каждому из них образуется своя очередь задач. Задача, поступившая на решение, направляется на свободный компьютер, а если оба компьютера заняты – на тот, у которого меньше очередь.
Время решения задач на компьютере представляет собой гауссовскую случайную величину. Среднее время решения задачи типа A составляет 10 мин, задачи типа B – 20 мин, типа С– 15 мин. Стандартное отклонение для времени решения задач всех типов составляет 1,5 минуты.
По окончании решения задачи результаты передаются пользователю по одному из двух каналов связи. Результаты передаются по каналу К1, а если он занят – то по каналу К2 (если канал К2 также оказывается занятым, то сообщение ожидает, пока этот канал освободится, и передаётся по нему). Передача результатов занимает в среднем 3,5 минуты (экспоненциальная случайная величина).
Требуется разработать GPSS-модель, имитирующую работу узла вычислительной сети за 100 часов. Предусмотреть подсчёт количества решённых задач каждого типа.
ВАРИАНТ 2
На компьютер, управляющий технологическим процессом, поступают от управляемого оборудования сигналы трёх типов: A (20%), B (70%), C (10%). Поток сигналов представляет собой поток Эрланга 2-го порядка; средний интервал между сигналами составляет 16 мс. При поступлении сигнала компьютер выполняет поиск необходимой информации, её считывание и передачу ответа.
Поиск информации для ответа на сигнал занимает от 2 до 6 мс (независимо от типа сигнала). Объём информации, считываемый по сигналу, представляет собой экспоненциальную случайную величину. Для сигналов типа А средний объем информации составляет 4 Кбит, для сигналов типа В – 6 Кбит, сигналов типа С – 2 Кбит. Скорость считывания информации – 1 Кбит/мс.
После обработки сигнала от оборудования компьютер выдаёт управляющий сигнал; по этому сигналу выполняет заданное действие одно из двух устройств управления. Компьютер направляет свой сигнал на свободное устройство управления; если оба устройства заняты, то сигнал направляется на то устройство управления, где меньше сигналов, ожидающих обработки. Время обработки сигнала на устройстве управления – гауссовская случайная величина со средним значением 10 мс и стандартным отклонением 1 мс.
Требуется разработать GPSS-модель для анализа работы системы управления в течение одной минуты. Предусмотреть подсчёт количества обработанных сигналов каждого типа, а также общего объёма считанной информации.
ВАРИАНТ 3
Некоторые изделия проходят контроль качества. Поток изделий можно считать пуассоновским; средний интервал времени между изделиями составляет 20 минут. Примерно 20% от общего количества изделий составляют изделия типа И1, 50% – типа И2, 30% – типа И3. На участке работают два контролёра. Изделие направляется к свободному контролёру, а если оба контролёра заняты – то к тому, у которого меньше изделий, ожидающих обработки. Контроль одного изделия занимает в среднем 15 минут (экспоненциальная случайная величина).
По результатам контроля в среднем 5% изделий бракуются. После контроля годные изделия подаются на упаковочную машину. Длительность упаковки одного изделия распределена по гауссовскому закону; характеристики времени упаковки следующие указаны в таблице 4.1.
Таблица 4.1
| Тип изделия | Среднее время упаковки, мин | Среднеквадратическое отклонение, мин |
| И1 | 0,5 | |
| И2 | ||
| И3 |
Требуется разработать GPSS-модель, имитирующую работу участка контроля и упаковки в течение 48 часов. Предусмотреть подсчёт количества годных и бракованных изделий каждого типа.
ВАРИАНТ 4
В информационно-справочную систему (ИСС) поступают запросы. Поток запросов можно приближённо считать пуассоновским; средняя интенсивность потока запросов – 5 запросов в секунду.
Для поиска информации используется один компьютер. Известно, что примерно для 20% запросов требуется выполнить одну операцию поиска, для 50% – две операции поиска, для 30% – три операции поиска. Одна операция поиска занимает от 4 до 10 мс. Объём информации, считываемой по запросу, составляет в среднем 50000 символов (экспоненциальная случайная величина). Скорость считывания информации и формирования ответа – 400 символов/мс. Считывание информации и формирование ответа для каждого запроса выполняется один раз (после выполнения всех операций поиска, необходимых для данного запроса).
После формирования ответа выполняется передача результатов. Для передачи используются три канала связи; результаты направляются для передачи на свободный канал связи, а если все каналы заняты – то на тот канал, к которому меньше очередь. Время передачи результатов – гауссовская случайная величина со средним значением 6 мс и среднеквадратическим отклонением 0,5 мс.
Требуется разработать GPSS-модель, имитирующую работу ИСС за 10 с. Предусмотреть подсчёт количества ответов, переданных по каждому из каналов связи.
ВАРИАНТ 5
На станок поступают детали для обработки. Поток деталей можно считать пуассоновским; средний интервал времени между деталями составляет 10 минут.
Сначала детали обрабатываются на станке A. Время обработки детали на станке A – гауссовская случайная величина; обработка занимает в среднем 5 минут со среднеквадратическим отклонением 30 секунд.
При обработке на станке A в 2% случаев допускается брак; бракованные детали не поступают на дальнейшую обработку. Кроме того, в 5% случаев допускается дефект типа Д1, в 3% – дефект типа Д2 (одновременно два дефекта невозможны); эти дефекты полностью устраняются на следующем этапе обработки.
По окончании обработки на станке A детали поступают на один из двух одинаковых станков B. Детали подаются на свободный станок, а если оба станка заняты – то на тот станок, у которого меньше деталей, ожидающих обработки. Время обработки на станке B – экспоненциальная случайная величина; среднее время обработки детали без дефектов – 8 минут, с дефектом Д1– 12 минут, с дефектом Д2 – 10 минут.
Требуется разработать GPSS-модель, имитирующую работу участка в течение 48 часов. Предусмотреть подсчёт общего количества выпущенных годных деталей, количества деталей с дефектом каждого типа, количества забракованных деталей.
ВАРИАНТ 6
Некоторые изделия по окончании их обработки поступают к одному из трёх контролеров. Поток изделий можно считать пуассоновским; средний интервал времени между изделиями составляет 10 минут. Контроль одного изделия занимает в среднем 20 минут (экспоненциальная случайная величина). Изделия направляются к свободному контролёру, а если все три контролёра заняты – то к тому, у которого меньше изделий, ожидающих обработки.
По результатам контроля в среднем 3% изделий бракуются. Кроме того, у 10% изделий обнаруживается дефект 1-го типа, у 8% – дефект 2-го типа, не представляющий собой брак. Одновременное возникновение обоих дефектов (или дефекта и брака) невозможно.
Дефектные изделия направляются на специальный станок. Устранение дефекта 1-го типа занимает от 10 до 20 минут, 2-го типа – от 5 до 15 минут.
После контроля (или после устранения дефекта) изделия подаются на упаковочную машину. Длительность упаковки одного изделия распределена по гауссовскому закону. Упаковка одного изделия занимает в среднем 10 минут; среднеквадратическое отклонение – 1 минута.
Требуется разработать GPSS-модель, имитирующую работу участка контроля и упаковки в течение 48 часов. Предусмотреть подсчёт общего количества выпущенных (годных) изделий, количества бракованных изделий, а также изделий, у которых потребовалось устранять дефект.
ВАРИАНТ 7
На станок поступают детали для обработки. Поток деталей можно считать потоком Эрланга 2-го порядка; средний интервал времени между деталями составляет 10 минут.
Сначала детали обрабатываются на одном из двух одинаковых станков A. Перед каждым из станков A имеется накопитель для деталей, ожидающих обработки. Деталь направляется на свободный станок А, а если оба станка заняты – то на тот из них, у которого в накопителе меньше деталей, ожидающих обработки. Время обработки детали на станке A –гауссовская случайная величина; обработка занимает в среднем 15 минут со среднеквадратическим отклонением 1,5 минуты.
При обработке на станках A в 3% случаев допускается брак; бракованные детали не поступают на дальнейшую обработку. Кроме того, в 8% случаев допускается дефект, который полностью устраняется на следующем этапе обработки.
По окончании обработки на станках A детали поступают на станок B. Перед станком В имеется накопитель на 5 деталей; если он заполнен, то детали направляются на станок С. Время обработки на станке B – экспоненциальная случайная величина; среднее время обработки детали без дефектов – 10 минут, с дефектом – 15 минут. Время обработки на станке C – также экспоненциальная случайная величина; среднее время обработки детали без дефектов –20 минут, с дефектом – 25 минут.
Требуется разработать GPSS-модель, имитирующую работу станков в течение 48 часов. Предусмотреть подсчёт общего количества выпущенных годных деталей, в том числе с устранёнными дефектами, и забракованных деталей.
ВАРИАНТ 8
На вычислительный комплекс, входящий в состав сети, поступают для решения задачи трёх типов: типа А (70%), типа В (20%), типа С (10%). Поток задач, поступающих на решение, можно считать пуассоновским; средний интервал времени между задачами составляет 20 минут.
Вычислительный комплекс состоит из двух компьютеров. Задача направляется на свободный компьютер, а если оба компьютера заняты – на тот, у которого меньше очередь.
Время решения задач на компьютере представляет собой гауссовскую случайную величину. Среднее время решения задачи на первом компьютере – 10 минут, на втором – 15 минут; среднеквадратическое отклонение – 2 минуты (для обоих компьютеров).
По окончании решения задачи результаты передаются на главный компьютер сети по одному из двух каналов связи (К1 и К2). Сначала сообщение направляется на канал К1; если количество сообщений, ожидающих передачи по этому каналу, превышает четыре, то сообщение передается по каналу К2. Передача результатов по любому из каналов занимает в среднем 5 минут (экспоненциальная случайная величина).
Требуется разработать GPSS-модель, имитирующую работу узла вычислительной сети за 100 часов. Предусмотреть подсчёт общего количества решённых задач каждого типа.